滿足現(xiàn)代電動/混合汽車應用的充電泵電路

除傳統(tǒng)的鉛酸電池外，現(xiàn)代電動汽車/混合汽車還常常有一個大電容器(40F或更大)作為備用電源，該電容器安放在后座下面，可確保額外駕駛10～15分鐘的時間，在這段時間內駕駛者就能夠到達下一個充電站或加油站。

鉛酸電池僅能放電至8V左右，而電容器能放電至0V，電容器的這種能力需要配一個能測量0V輸入的電流檢測放大器來實現(xiàn)。

然而，大多數高端電流檢測放大器工作的共模輸入范圍和電源電壓范圍有限。例如，MAX4081的共模輸入和電源電壓范圍為76V～4.5V。在雙向(充電/放電)電流檢測應用中，設置零負載電流點(即電壓輸出對應零負載電流，此處VSENSE=0V)時，通常在參考輸入端(REF) 接一個外部參考(例如+2.5V)。對于MAX4081，較低的4.5V共模限制常常使其不能用于需要電流檢測接近于地的應用中。

設計師可通過在電路中接一個充電泵來解決這個問題(圖1)。微型充電泵(IC2)的供電電壓為5V，這與電流檢測放大器一樣。充電泵(5V)的輸出用作IC1的“地(GND)”引腳的負電源電壓。IC1的REFA和REFB接至電路的“地”。

這樣，IC1的內部運算放大器(A2)就工作于5V電源軌(幅度為10V)，其同相輸入(REF引腳)位于兩軌間的0V。VSENSE=0V時,輸出電壓為0V。VSENSE于是隨負載電流而增加，根據器件型號的增益后綴F、T或S的不同，分別產生5倍、20倍或60倍的輸出。這樣，有效共模范圍擴展到了0V～+70V，而原始技術參數未變(VOS0.6 mV，增益誤差0.6%)。

對圖1電路的測試表明，電流檢測放大器的共模電壓(將“地”接至5V)可降至2.8V(圖2)。與之相比，標準應用(GND接至0V)中的共模電壓可降至+2.3V。然而，將REFA和REFB短接至GND時，輸出在GND上下的擺幅達到5V。圖3給出了在整個檢測電壓范圍內共模電壓為0V時IC1的輸出。

IC1的典型供電電流(103?A)對IC2來說構成了一個小的負載電流，可防止其輸出端的過載和電壓下降。要特別注意輸出跌至GND以下時的情況。這時，負載電流從IC1的GND端流出，然后流入充電泵，充電泵負輸出可能因此下降(升向0V)。一個解決辦法是，可在充電泵中采用更大的電容器或者限制檢測放大器的輸出電壓。